[发明专利]生产轮胎的方法和装置

说明书

本申请是基于申请号为200880132649.1、申请日为2008年12月 23日、发明名称为“生产轮胎的方法和装置”的中国专利申请的分案 申请。

技术领域

本发明涉及生产轮胎的方法和装置。本发明也涉及生产弹性体胶 料的方法和装置。

更具体地，本发明涉及生产轮胎的方法和装置，其中在制造一种 或多种轮胎结构元件中使用的至少一种弹性体胶料，是通过在至少一 个分批混炼器件中进行的至少一个混炼步骤和在多轴连续混炼器件中 进行的至少一个混炼步骤生产的。

背景技术

通常，在轮胎制造中使用的弹性体胶料的生产，是通过分批混炼器件分批进行的，例如，密炼机，如具有两个逆向旋转转子混炼机，其中所述逆向旋转转子发挥强烈的混炼作用以粉碎所述弹性聚合物，并且将通常存在于弹性体胶料中的其它组分，例如增强填料、润滑助剂、硫化剂和其它添加剂引入并充分地分散在其中。

使用分批混炼器件生产弹性体胶料显示出许多缺点，特别是差的 热耗散和因此不足的温度控制，主要由于材料体积和混炼机表面面积 之间的不合适的比例。为了改进在弹性聚合物中的分散性，通常将所 述不同的组分，特别是所述增强填料，分批地分配在通过冷却和储存 步骤分开的多个混炼操作中引入到所述弹性聚合物中。通常，温度敏 感的组分，例如交联剂和促进剂，仅仅在最终混炼步骤期间加入，在 所述弹性体胶料冷却到低于预定的温度(通常低于110℃)之后加入， 以避免过早的交联(“焦烧”现象)。

因此，使用分批混炼器件生产弹性体胶料，尽管在轮胎工业中仍 然是最广泛使用的生产方法，但是耗时且耗能，并且不能保证有效地 控制得到的弹性体胶料的性能，特别是在增强填料在所述弹性聚合物 中的分散均匀性方面。单独组分的添加量、添加时间和从混炼机中排 放的时间、原材料的起始温度和混炼期间所述材料内部剪切力的波动 的变化，都导致批次之间的变化。

为了克服上述公开的分批式工艺的局限，橡胶工业已经做了许多 尝试来构建基于挤出技术的生产方法，类似于通常在热塑性聚合物材 料加工中采用的那些。

例如，美国专利US4,897,236公开了连续地生产橡胶混合物的方 法和装置，其中将所述混合物的组分在双螺杆挤出机中进料、素炼并 均化。将所得到的混合物分成第一和第二部分。排出第一部分，同时 再循环第二部分用于进一步均化并与待进料到所述挤出机中的组分的 新鲜批料混炼。所述再循环的部分被循环到所述挤出机腔室外部冷却 的环形腔室并返回，所述环形腔室具有与所述挤出机内部相通的流出 和流入通道。

美国专利US5,626,420公开了连续混炼方法和装置，其中基础弹 性体和其它组分连续地计量并引入到由定子和在其中旋转的转子形成 的混炼室，优选单螺杆挤出机。引入的组分在混炼室中沿着推进和混 炼区域前进。为了改进所述橡胶组分的分散性和均质性，所述混炼室 的填充比率在至少某些混炼区低于1。为了合适地将所述组分特别是 所述橡胶基料引入到所述混炼室，使用了强制喂料的手段，例如容积 泵(例如齿轮泵)。

美国专利申请US2004/0094862公开了具有至少两个轴的多轴挤 出机，用于混炼和/或模塑与填料交错的弹性体，特别是与至少软化剂 和/或添加剂交错的橡胶。所述挤出机沿产品传输方向接连包括下列构 成：进料区，所述弹性体和软化剂和/或添加剂计量进入其中；具有至 少一个捏合元件的素炼/塑化区，所述弹性体和软化剂和/或添加剂被 转移到其中成为可流动的、内聚的混合物；具有至少一个额外的捏合 元件的分散区，在其中所述弹性体中的填料被粉碎和分配；以及具有 梳齿的捏合元件和具有壳体内壁的挤出机，且其中在所述捏合元件的 梳齿和所述挤出机的壳体内壁之间存在具有间隙宽度Z为所述捏合元 件直径D的约1/100到约1/10的间隙。在一个实施方案中，所述多轴 挤出机是环形挤出机。

PCT专利申请号WO03/009989公开了通过至少一个挤出机连续生 产弹性体组合物的方法和装置，其中次要组分以细分产品的形式使用。 所述产品包括所述次要组分中至少一种分散在热塑性接合剂中并通过 气动输送线输送到定量装置以准确计量并连续地进料到所述挤出机 中。

发明内容

本申请人注意到通过使用分批混炼器件制备的用于轮胎的弹性体 胶料的质量可能不令人满意：特别是，可能得到在不同的批次之间的 机械性能变化，且增强填料的分散性有时候可能差。